CC BY
25УДК 691.31:678.06
В.И. КАЛАШНИКОВ, д-р техн. наук, советник РААСН, Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
От практики к теории,
а от теории к практике, или
Ответ на полемические заметки (№ 2-2009 г.)
Полностью согласен с А.В. Ушеровым-Маршаком [1], который высказался о пользе дискуссий в научных журналах между учеными, и понимаю, что в спорах, в научной полемике рождается истина. Но прогресс науки и техники — это постоянное сочетание теории и практики. На основании объективных практических результатов можно создать гипотезу, и последняя только тогда может превратиться в теорию, когда ни один практический результат, скажем, из 1000, не сможет опровергнуть ее.
Наша полемика с С.С. Каприеловым возникла из-за моих сомнений в возможности получения бетонной смеси с осадкой конуса (ОК) 20—22 см, включающей 300 кг/м3 цемента, 45 кг модификатора МБ 01 (15% массы цемента), щебень и песок для бетона с В/Ц=0,45, который через 28 сут твердения имеет прочность 65 МПа. Они были опубликованы в статье [2].
В статье С.С. Каприелова [3] и в рекламном проспекте «Модификатор МБ-01» был еще один состав бетонной смеси с расходом цемента 300 кг/м3, но с меньшим количеством добавки МБ-01, а именно 30 кг/м3 (10% массы цемента), вызывающий большие сомнения в возможности достижения ОК = 20—22 см без значительного расслоения и неоднородности бетонной смеси в конструкции по высоте бетонирования. В связи с этим меня не убедило в своей правоте содержание полемических заметок С.С. Каприелова, в которых была сделана некорректная (по существу дискуссии) ссылка на свою публикацию [4] о получении бетонов аналогичного класса и выше якобы с еще меньшим расходом цемента. Акцентирую внимание, что мои замечания касались бетона с расходом цемента 300 кг/м3. Меня не убедило то, что автор направляет меня к содержанию статьи [4], где приведены составы бетона с прочностью 60—65 МПа и более высокого класса при расходе цемента менее 350 кг/м3. В действительности в статье [4] представлены составы с большим расходом цемента 330—380 кг/м3 и с повышенным содержанием добавки МБ-01 до 85 кг/м3, с диапазоном прочности в пределах 40—58 МПа. Поэтому я обязан продолжить полемику и ответить на критические замечания коллеги по поводу предложенного некорректного, по его мнению, метода расчета состава особо высокопрочных самоуплотняющихся бетонов с запредельным, как указывает коллега, расходом цемента, с возможными повышенными де-формативными характеристиками и экзотермией. Думаю, что она будет полезна специалистам-производственникам и ученым-материаловедам потому, что затрагивает составы, реологические и технологические свойства бетонных смесей, прочностные показатели бетона не только классов В40—В110, но и оптимальные составы особо высокопрочного бетона класса В120 и выше с каменной мукой, т. е. бетона будущего. После проведения большой серии экспериментов разработаны
составы бетона нового поколения с низким удельным расходом цемента на единицу прочности, не превышающим 4,5 кг/МПа и уменьшающимся для отдельных марок бетона до 3,5—3,8 кг/МПа. Считаю, что этот забытый критерий технико-экономической оценки должен быть использован для сравнения бетона разных классов. Тогда бетон с прочностью при сжатии 150—170 МПа и запредельным расходом цемента 600—650 кг/м3 по критерию удельного расхода цемента, равного 3,5—4 кг/МПа, становится более экономичным по сравнению с бетоном прочностью 100 МПа и расходом цемента 500 кг/м3 [5].
Теперь по существу ответа на полемические заметки.
Рассмотрим состав, который вызывает еще большие сомнения в возможности получения ОК = 20—22 см. Он имеет прочность 50 МПа, расход цемента 300 кг и модификатора МБ-01 10% массы цемента, то есть 30 кг/м3 его в бетоне.
Другие составы [3] с расходом цемента 400 кг/м3 и с добавкой 15% модификатора МБ-01-10 не вызывают сомнений, так как из них были получены бетонные смеси с меньшей осадкой конуса: 18—20 см для бетона с расходом цемента 400 кг/м3 и 16—18 см для бетона с 480 кг/м3 цемента.
Содержание щебня и песка, их вида и качества в составах с расходом цемента 300 кг/м3 в статье не было указано. Скорее всего использовали качественный песок и щебень, с тем чтобы получить прочность через 28 сут 50 и 65 МПа соответственно.
Состав с расходом цемента 300 кг/м3 и 30 кг/м3 модификатора МБ-01 (10% массы цемента) при В/Ц=0,45 имел расход воды 135 л. Рассчитаем состав бетонной смеси с учетом минимального содержания вовлеченного воздуха 2%. Если исходить из рецептуры тяжелого бетона и общеизвестных данных о плотности тяжелого бетона, то плотность рассматриваемого бетона в сухом состоянии должна быть 2350—2400 кг/м3. Если вместо гранита использовать более тяжелые заполнители — плотный базальт, габбро, габбро-диабаз, то плотность могла быть 2450—2500 кг/м3. Если предположить, что в бетоне использовали не тяжелые заполнители для получения бетона с К^ж=50—65 МПа, а обычный гранит или плотный известняк с истинной плотностью 2700 кг/м3, то содержание сухих компонентов должно быть 2250—2300 кг/м3. Меньше их не может быть. Это связано с тем, что плотность сухого бетона слитной структуры равна сумме масс сухих компонентов, количества химически связанной воды в цементе и зависит от коэффициента уплотнения. Если принять, что в бетоне за 28 сут твердения цемент гидратировался на 75% (это маловероятно, примем это значение в пользу коллеги, чтобы констатировать, что бетон получился действительно тяжелым), то масса бетонной смеси должна возрасти по сравнению с массой сухих компонентов на 54 кг
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал
54 март 2010
(300-0,24-0,75=54 кг). Тогда масса затвердевшего сухого бетона будет 2304—2354 кг при массе бетонной смеси 2395—2445 кг. Для расчетов примем более вероятное значение массы бетонной смеси, равное 2445 кг, при которой масса сухих компонентов будет 2300 кг. Определим состав бетона, принимая соотношение между цементом и песком 1:2,5. Тогда количество песка (П) будет 750 кг, количество щебня (Щ) 1220 кг (2300-300-30-750=1220 кг), сумма песка и щебня — 1970 кг, состав бетона: Ц=300; МБ-01=30; П=750; Щ=1220 кг/м3.
Абсолютные объемы компонентов смеси: Уц=96,8; УМБ=13; УП=283; УЩ=452; УВ=135 л. Объем бетонной смеси 980 л, а с учетом 20 л вовлеченного воздуха — 1000 л.
В связи с высоким содержанием песка и щебня в бетонной смеси возникли большие сомнения в ее пластичности. Имея достаточные представления о фундаментальной реологии водно-дисперсных систем и большой опыт изучения реологических свойств цементных систем и бетонных смесей [например, 6], я усомнился в возможности получения таких бетонных смесей с ОК = 20—22 см как с повышенным количеством модификатора (45 кг/м3), так и с пониженным (30 кг/м3).
Реологическую функцию (функцию течения) в бетонах с суперпластификаторами несет водно-дисперсная фаза, и она не случайно названа реологической матрицей. Реологические свойства таких предельно разжиженных дисперсных систем предопределяются агрега-тивной устойчивостью частиц дисперсии в водной фазе. Коллега сомневается в том, что составы всех самоуплотняющихся смесей могут рассчитываться с учетом наличия в их составе реологических матриц, и в первую очередь водно-цементно-дисперсной, а через нее водно-цементно-песчаной. Песок и щебень являются дискретными включениями в теле непрерывной реологической матрицы. Доля ее в рассматриваемом бетоне очень мала. Это связано с тем, что указанные выше бетоны по содержанию цемента относятся к тощим, так как соотношение между массой заполнителей и цемента более 6 (в приведенном составе 6,6). Если считать, что использовано композиционное вяжущее из цемента и высокодисперс-ной добавки МБ-01, и это правомерно, то получится бетонная смесь, близкая к тощей смеси: (Щ+П)/(Ц+МБ)=6.
Недостаток объема водно-дисперной матрицы, состоящей из воды, цемента и МБ-01, подтверждается другим расчетом. Примем насыпную плотность смеси песка и щебня в уплотненном состоянии равной 2000 кг/м3. Из значения абсолютной плотности песка и щебня 2700 кг/м3 определим пустотность П = (12000/2700). 100.
В связи с тем, что масса песка и щебня равна 1970 кг, пустотность песчано-щебеночной смеси практически не меняется: Пт = (1970/2000).26 = 25,6%, а объем пустот составит 256 л.
Объем водно-дисперсной матрицы с учетом вовлеченного воздуха Увд=96,8+13+135+20=265 л.
Таким образом, объем водно-цементно-микрокрем-неземистой смеси практически равен объему пустот в песке и щебне. Никакой раздвижки зерен песка реологическим телом не происходит. Но независимо от этого реологическая матрица всегда расходуется на образование прослоек на заполнителе. Тогда в бетоне с недостатком цементного теста должна появиться межзерновая пустотность, не заполненная водно-дисперсной матрицей. О какой слитности структуры бетона можно говорить в этом случае? За счет чего должно ликвидироваться трение между частицами песка и щебня? Совершенно очевидно, что бетонная смесь по составу не может быть высокоподвижной со значительной ОК =
20—22 см, а если достижение ее связано с увеличением расхода воды, то смесь будет расслаиваться. Даже в классических методах расчета состава плотноупакован-ных тяжелых бетонов [7] введен коэффициент раздвижки зерен щебня, равный 1,1—1,4 в зависимости от проектной подвижности бетонной смеси. Этот принцип также незыблем для любых пластичных, высокопластичных и самоуплотняющихся бетонов. И он реализуется в других составах бетона С.С. Каприелова [4]. Именно с этих позиций нами разработан расчетно-экспери-ментальный метод подбора состава
самоуплотняющейся высокопластичной бетонной смеси особо высокопрочного бетона, который пригоден для проектирования состава высокопластичных смесей бетона более низких марок. Для расчетов введено два основных структурно-реологических критерия: избытка объема водно-песчаной смеси (реологической матрицы первого рода) над абсолютным объемом песка Щщ=УВд/Упи избытка объема водно-дисперсной смеси (реологической матрицы второго рода) над абсолютным объемом щебня Ищ=(УВд+УП)/Ущ. Оценим величину этих критериев для рассмотренного состава:
ИПД = (96,8 +13 + 135)/283 = 0,86; ИЩДП = 528/452 = 1,17 .
С учетом 20 л вовлеченного воздуха эти критерии соответственно равны 0,94 и 1,21.
Приведенные критерии свидетельствуют о дефиците водно-дисперсной смеси и малом содержании сложного цементно-песчаного раствора в бетонной смеси с расходом 300 кг цемента, 30 кг МБ-01 и ОК=20—22 см с прочностью 50 МПа. Хотя показатель прочности не так важен, если речь идет о реологии.
Для состава с расходом 300 кг цемента, но с 45 кг МБ-01 при том же В/Ц, по которому я сделал критические замечания в [2], коллегой получено такое же значение ОК = 20—22 см, но прочность возросла на 15 МПа и стала 65 МПа. В такой бетонной смеси содержание вод-но-цементно-микрокремнеземистой дисперсии составляло 250 л. Если учесть 2% (20 л) вовлеченного воздуха, структурно-реологические критерии были близкими к вышевычисленным критериям: И Пд = 1,1; ИЩДП = 1,05 .
Автор полемических заметок делает замечание, что я свои выводы сделал, не зная вида и марки цемента, марки модификатора МБ-01. Что касается марки цемента то считаю, что для бетона с К.сж=50—65 МПа не может быть использован цемент ПЦ400 с расходом 300 кг/м3. Не сомневаюсь, что был использован цемент более высоких марок, возможно, ПЦ500 или даже ПЦ550. Но для реологии (чему посвящена полемика) важна не марка цемента, а высокая реологическая активность (наибольшая текучесть) цемента в системе с СП. Если говорить о модификаторе МБ-01, то можно не сомневаться в том, что использовали разновидность его с максимальным содержанием суперпластификатора, чтобы получить высокую пластичность смеси. Коллега, защищая высокие реологические показатели тощих бетонных смесей и значительную прочность бетона, пытается оправдать их тем, что в публикации не указаны дополнительные компоненты бетона, с помощью которых могли быть достигнуты позитивные результаты: «...однако не дана информация о других компонентах и их качественных характеристиках. Это было сделано преднамеренно, не только потому, что такая информация не вписывалась в контекст той публикации, но и в связи с тем, что четыре года назад она была предметом ноу-хау».
С учетом этого дополнения можно было бы не продолжать дискуссию. Она не могла бы состояться вообще, если бы автор в своей статье прокомментировал, что в состав бетона входили и другие компоненты, но их вид и количество является предметом ноу-хау. Достаточно нескольких поясняющих слов в статье, и не
Гг1 0!/Г f*:J\k)гiЪ\" научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
Щ^ШВДМ' март 2010 55
было бы полемики, можно было бы считать, что именно эти дополнительные компоненты в совокупности с МБ-01 позволили обеспечить ОК = 20—22 см. Но автор заметок вынуждает меня продолжить дискуссию, ссылаясь на работу [4], в которой необходимого значения прочности бетона, равного 65 МПа при расходе цемента 300 кг/м3, нет.
Несмотря на это, автор пишет: «...с расходом цемента ПЦ500Д0, равным 300 кг/м3, модификатора МБ 12-01, разновидностью МБ-01 с повышенным расходом СП, равным 30 и 45 кг/м3, можно получить (Курсив мой. — В.К.) смесь с 0К=20—22 см, если иметь в виду, что в их состав вводится микронаполнитель — дисперсный минеральный порошок (молотый известняк) в количестве 60—70 кг/м3 (это уже дополнительная часть реологической матрицы!) и газообразующая кремнийорганическая эмульсия КЭ 30-04, обладающая способностью не только повышать пористость цементной системы, но и пластифицировать ее». В таком случае объем реологической матрицы в подвергнутых критике смесях с расходом цемента 300 кг/м3 составит 0,285—0,295 м3, а не 0,25 м3. Увеличение объема реологической матрицы на 45 л за счет объема введенного известнякового порошка в количестве 26 л и 19 л вовлеченного воздуха должно неизбежно привести к снижению прочности. Дополнительные компоненты, вероятно, есть те ноу-хау, которые сделали смеси более подвижными. Почему же в цитатах звучит возможность получения «можно получить» или «если иметь в виду, что в их состав вводятся», а не утверждение «при введении этих добавок были получены смеси» с ОК=20—22 и Ясж=50 и 65 МПа? В статье [4] состав таких бетонов не приведен.
Полезно представить в табл. 2 из [4] рассчитанные нами реологические критерии (см. таблицу), для того чтобы внести полную ясность в дискуссию, которая была посвящена бетону с расходом цемента 300 и расходом МБ-01 30 и 45 кг/м3.
В статье [4], важной и содержательной для дискуссии, представлено много составов бетона, но нет ни одного с расходом цемента 300 кг/м3 и прочностью хотя бы 50 МПа. В ней приведены составы бетонных смесей с расходом цемента 330—380 кг/м3, модификатора 14—25%
массы цемента, имеются составы с минеральным дисперсным порошком и эмульсией КЭ30-04. Но в пяти составах из восьми [4], в которых нет ни минерального порошка, ни эмульсии, прочность не превышает 61 МПа. Бетон с расходом цемента 380 кг/м3 и модификатора МБ-10-100С 40 кг/м3 наиболее жирный. Подсчитаем объем водно-цементно-микрокремнеземистой смеси: Уд=380/3,1=125,6; УМБ=40/2,3=17,4; УВ=170 итого 313 л. Содержание реологической матрицы возросло, но осадка конуса осталась прежней 20—22 см, как у бетона с расходом цемента 300 кг/м3 с добавкой МБ-01 45 кг/м3. Прочность не превышала 58 МПа. В этом бетоне содержание сухих компонентов было самым низким — 2160 кг/м3, плотность абсолютно сухого бетона при расчете по методу абсолютных объемов 2220 кг/м3.
Во втором, третьем, четвертом и пятом составах [4] с расходом цемента и МБ-10-50 соответственно 350 и 50 кг/м3 объем реологической матрицы находится в пределах 290—305 л, осадка конуса 22—26 см, а прочность 46—61 МПа, что опять же ниже, чем при расходе цемента 300 кг/м3 и модификатора 45 кг/м3. Во всех составах, кроме одного (6-й состав, участок 13(А2) структурно-топологические критерии были в пределах ИЩД =0,85—1 иИЩ,П =1,74—1,82. 6-й состав вызывает наибольший интерес. В нем максимальный расход модификатора (85 кг/м3) и дополнительно введен минеральный порошок (известняковая мука) в количестве 150 л. В этом составе содержится максимальное количество водно-дисперсной смеси — 357,5 л при пониженном содержании щебня и песка. В бетонной смеси увеличились прослойки дисперсной реологической матрицы между частицами песка и прослойками водно-песчаной смеси (цементного раствора) между зернами щебня. Критерий ИщД в этом составе стал равным 1,18 и увеличился на 18—37% по сравнению с такими критериями в бетонах с более тощими составами. Среднее расчетное условно-статистическое расстояние между частицами песка, вычисленное по формуле из [6], возросло на 14%. Критерий ИщП (аналог коэффициента раздвижки зерен щебня) стал 2,09 и возрос на 13—20% по сравнению с другими составами. Среднее статистическое расстояние между зернами щебня близкое к реальному увеличилось на
Класс бетона Состав бетонных смесей, кг/м3 Подвижность бетонной смеси (ОК), см Требуемая прочность, МПа Диапазон прочности бетона, МПа по образцам-кубам в возрасте 28 сут Реологические критерии ****
Цемент МБ Песок Щебень Вода Минеральный порошок Эмульсия КЭ30-04 ИП ИЩ ВДП
В40 380* 40** 820 920 170 - - 20-22 46 40-58 1 1,82
В40 350* 50 850 920 170 - - 20-24 46 49-58 0,95 1,87
В40 350 50 880 950 155 - - 20-26 46 49-58 0,87 1,77
В40 350 50 880 950 155 - - 20-26 46 47-57 0,87 1,77
В40 350* 50 880 950 155 - - 20-26 46 46-61 0,87 1,77
В50*** 330 75 880 950 150 - - 20-26 57 60-69 0,85 1,74
330 85 800 850 165 150 - 28 57 57-68 1,18 2,09
В50 330 75 880 950 150 - 0,3 20-26 57 58-73 0,85 1,75
* Использовался портландцемент ПЦ500Д0. Во всех остальных случаях использовался портландцемент ПЦ500Д20. ** Использовался модификатор МБ10-100С. Во всех остальных случаях использовался модификатор МБ10-50С. *** Жирным шрифтом указаны характеристики самоуплотняющегося бетона (расплыв конуса >65 см).
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал
56 март 2010
21,4%. Важно то, что в составе 6 при расходе цемента 330кг/м3 получилась самоуплотняющаяся бетонная смесь с осадкой конуса 28 см за счет раздвижки зерен щебня, чего не было в других составах. Это первое подтверждение правомерности утверждения, что с ростом критериев Ищ и ИЩДП увеличивается подвижность бетонных смесей. Нарушение закономерности в составах 1 и 2 может быть связано с использованием шлакопорт-ландцемента и иной модификации МБ.
Из проведенного анализа результатов осведомленному специалисту надо сомневаться, что бетон может производиться из смесей с осадкой конуса 20—22 см при расходе цемента 300 кг/м3, если в них ввести лишь 30—45 кг/м3 модификатора, 50 кг/м3 молотого известняка и эмульси. КЭ30-04. Но указанную осадку конуса можно получить при условии добавления каменной муки, так как высокая реология — это повышенный объем реологической матрицы, следовательно, повышенные значения критериев ИПд и И ЩДП. Вместе с этим реализуется более дискретное распределение частиц песка в водно-дисперсной матрице (плавающее расположение частиц), а также более дискретное распределение зерен щебня в дисперсно-песчаной матрице (плавающее расположение зерен). Все эти топологические параметры и расстояния между частицами песка и щебня рассчитываются достаточно точно при узкой гранулометрии песка и щебня [6], что подтверждается макро- и микроскопическими измерениями. Добавление каменной, лучше кварцевой, муки и очень мелкого песка (фракции 0,1—0,6 мм) (кроме микрокремнезема) как компонентов пластифицированной реологической матрицы — это новая концепция создания высокоэффективного общестроительного и высокопрочного щебеночного бетона, в том числе малоцементного (тощего), с добавлением соизмеримого с массой цемента количества каменной муки. И я уверен, будущее докажет это утверждение.
Но С. С. Каприелов сомневается в достоверности разработанного метода расчета состава и топологии самоуплотняющихся бетонных смесей для сверхпрочного бетона [3].
В связи с этим замечу, что реология самоуплотняющихся смесей является одним из основных параметров для получения особо высокопрочного бетона. К сожалению, фундаментальные реологические параметры — вязкость и предельное напряжение сдвига не используют в теории определения состава бетона. В формулы прочности входит параметр содержания воды (водоце-ментное отношение), который определяет такие технологические характеристики, как подвижность и жесткость бетонных смесей. Поэтому все методы подбора состава бетонных смесей являются расчетно-экспери-ментальными. Рассчитанный состав корректируют изготовлением нескольких составов бетона с разным во-доцементным отношением и определением осадки конуса или расплыва смеси.
Таким образом, ни предел текучести, ни вязкость не используют ни в отечественной, ни в зарубежной производственной практике, хотя значения их известны ученым материаловедам.
Разработана концепция создания пластифицированного бетона нового поколения, основанная на использовании каменной муки и очень мелкого песка фракции 0,1—0,6 мм. Эти компоненты формируют наиболее подвижную реологическую матрицу из смеси с цементом и микрокремнеземом (МК) или без МК для само-уплотняющегося высокопрочного бетона с низким удельным расходом цемента на единицу прочности (3,5—4,5 кг/МПа). Как оказалось, в наибольшей степени она приемлема для получения широко распространенного бетона классов В15—В50 из пластичных и жестких бетонных смесей.
Такой бетон создан на основе радикального изменения структурной топологии бетонных смесей. Последняя предусматривает оптимальное значение критериев реологической матрицы не только в высокопрочном самоуплотняющемся бетоне, но и в бетоне из уплотняемых вибрацией бетонных смесей. Высокопрочный бетон, который соответствует нашей концепции, имеет прочность 120—150 МПа и выше. Особенностью щебеночного бетона марок М600—1200 является то, что расход цемента в нем находится в пределах 330—480 кг/м3. Важно то, что при оптимальном содержании молотого кварцевого песка и очень мелкого песка и исключения из состава микрокремнезема, получен бетон с прочностью при сжатии 95—105 МПа (в пересчете на прочность стандартных образцов-кубов 150x150x150 мм). Можно ли получить суперпластифицированный бетон такой прочности из составов, разработанных коллегой, если исключить из них микрокремнезем? Думаю, нет. Можно ли получить без каменной муки и очень мелкого песка с добавкой 5—6% микрокремнезема бетон прочностью 35—65 МПа при расходе цемента 150—230 кг/м3? Такой малоцементный бетон из пластичных смесей с удельным расходом цемента 4—5 кг/МПа, по нашим сведениям, пока не получен.
Далее автор полемических заметок сомневается в качестве особо высокопрочного бетона с высоким расходом цемента. Во-первых, бетон, на который ссылается коллега [5] не аналогичен особо высокопрочному. Он имеет прочность 99—106 МПа. А высокопрочный бетон, о котором говорят авторы концепции, имеет прочность 120—150 МПа и выше. Получить такой бетон при расходе цемента 500 кг/м3 с использованием хорошего среднего или крупного песка, щебня и добавки МБ невозможно. Для него, как следует из результатов испытаний, приведенных в [5], предельной является прочность при сжатии 106 МПа. Думаю, едва ли будет достигнута прочность 120 МПа при расходе цемента в количестве 500 кг/м3, добавки МБ 150 кг/м3 и минерального порошка 50—100 кг/м3. Она не была достигнута при расходе цемента 520—550 кг/м3 с добавлением 100—110 кг/м3 МБ (^ж=120 МПа).
Для получения особо высокопрочных самоуплотняющихся бетонов необходимо значительное количество реакционно-активной кварцевой муки (а не известняковой) в количестве 25—50% массы цемента. Улучшает реологию и способствует снижению расхода МК или его исключению использование очень тонкого кварцевого песка фракции 0,1—0,6 мм.
С расходом цемента 609—616 кг/м3 немецкая компания Dyckerhoff AG изготовляет бетоны без МК с молотым и очень мелким кварцевым песком прочностью 95-155 МПа [8].
Если говорить о физико-механических и гигро-метрических свойствах особо высокопрочного бетона марок 1200-1500 на обычном цементе, то они значительно лучше, чем у бетона марок 900-1000. Модуль упругости их находится в пределах (4,7—5,2)-104 МПа, усадка 0,25—0,35 мм/м, водопоглощение 1—2% через 28 сут твердения и уменьшается через 1—2 года до 0,3—0,6%; морозостойкость более 1000 циклов.
Таким образом, особо высокопрочный бетон обладает уникальными свойствами и имеет индивидуальные особенности. В связи с этим общие методы к ним неприменимы. Здесь уместно привести тезис Г. Робинсона: «Занимаясь той или иной проблемой, лучше исходить из ее индивидуальных особенностей, чем полагаться на общие методы». А индивидуальных особенностей у особо высокопрочного самоуплотняющегося бетона несколько. Во-первых, высокая прочность при сжатии (120—190 МПа), а при использовании дисперсного армирования прочность при осевом растяжении достигает
Гг1 0!/Г f*:J\k)гiЪ\" научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
Щ^ШВДМ' март 2010 57
10—15 МПа, при растяжении при изгибе 40—50 МПа. Во-вторых, сверхнизкое водопоглощение 0,5—0,9 мас.% обусловливает высокую коррозионную стойкость. В-третьих, самоуплотняемость, т. е. коэффициент уплотнения бетонной смеси, достигает 0,97—0,98 за счет сток-совского всплывания пузырьков воздуха. Остаточное недоуплотнение связано с наличием мелких пузырьков воздуха. Рациональная реология бетонной смеси — одна из важных индивидуальных особенностей, когда предел текучести водно-дисперсной фазы (вода, цемент, микрокремнезем, дисперсный минеральный порошок, суперпластификатор) имеет предельное напряжение сдвигу 5—10 Па (лишь в 10—15 раз выше, чем у высококачественных масляных и синтетических красок). В-четвертых, особая структура бетонной смеси со значительным объемом водно-дисперсной фазы. Исходя из фундаментальных положений физикохимии водно-минеральных дисперсных систем только тонкодисперсные порошки способны обеспечить течение композитных систем и служить реологической матрицей.
Я не умаляю достижений С.С. Каприелова и его коллег, которые впервые разработали и использовали в России высокопрочный бетон марок М900—1000 МПа в уникальных сооружениях ММДЦ «Москва-Сити». Но, заканчивая статью и считая себя специалистом в области реологических свойств водно-дисперсных минеральных систем и бетонных смесей, смотрю в будущее. Россия перейдет от железобетона к использованию особо высокопрочного бетона марок 1300—1500, так как их использование определяется экономикой строительства. Но этот переход может затянуться на многие годы, если не будут использованы принципы создания особо высокопрочных бетонов и бетонов марок 200—600 с каменной мукой с низким удельным расходом цемента на единицу прочности.
Список литературы
1. Ушеров-Маршак А.В. О научной полемике и не только. Письмо в редакцию // Строит. материалы. № 6. 2009. С. 65.
2. Калашников В.И. Расчет составов высокопрочных самоуплотняющихся бетонов // Строит. материалы. 2008. № 10. С. 4-6.
3. Каприелов С.С. Комплексные добавки в бетоны нового поколения: В кн. «Химические и минеральные добавки в бетон». Харьков: Колорит, 2005. С. 104-117.
4. Каприелов С.С., Травуш В.И., Карпенко Н.И., Шейн-фельд А.В., Кардумян Г.С., Киселева Ю.А., Пригожен-ко О.В. Модифицированные бетоны нового поколения в сооружениях ММДЦ «Москва-Сити» // Строит. материалы. 2006. № 10. С. 13-19.
5. Каприелов С.С., Травуш В.И., Карпенко Н.И., Шейн-фельд А.В., Кардумян Г.С., Киселева Ю.А., Пригожен-ко О.В. Модифицированные высокопрочные бетоны классов В80 и В90 в монолитных конструкциях // Строит. материалы. 2008. № 3. С. 9-13.
6. Калашников В.И. Обеспечение оптимальной топологии самоуплотняющихся бетонных смесей для высокопрочных бетонов: Materialy IV miedzunarodowey naukowi-praktyczney konferencyi «Naukowy potencyal swiata-2008». Tym 9. Techniczne nauki. Budownictwo I architektura. Matematika. Fizyka. Przemysl: Nauka I stadia. S. 65-68.
7. Баженов Ю.М., Комар А.Г. Технология бетонных и железобетонных изделий. М.: , 2002. 500 с.
8. Дейзе Т., Хорнунг О., Мельман М. Применение стандартных цементов в практике производства бетонов со сверхвысокими эксплуатационными свойствами // Бетонный завод. 2009. № 3. С. 4-11.
ООО «ДОРЭКСПЕРТ»
В 2010 г. готовится издание справочной энциклопедии «Производственные предприятия дорожного строительства» под редакцией проф. В.В. Силкина.
Энциклопедия рассчитана на широкий круг инженерно-технических работников дорожного хозяйства, а также для подготовки студентов автодорожных и строительных вузов.
В справочной энциклопедии возможно размещение рекламы производителей асфальтосмесительных установок, установок для приготовления битумных эмульсий и полимерно-битумных вяжущих, агрегатов для дробления и сортировки материалов, фронтальных погрузчиков, автомобильных кранов и другого отечественного и зарубежного оборудования.
Заявки на размещение рекламы направлять: по тел./факсу: (495) 359-55-20 e-mail: [email protected] Справки по телефону (495) 359-74-38; 8-916-592-83-07
Реклама
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал
58 март 2010
